TW201500590A - 保健氣體電解槽之氣水循環系統 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種氣水循環系統，應用於電解水產生一氫氧氣，其包括一電解槽以及一第一儲水桶。電解槽具有一第一氣體出口及一第一入水口，其中電解槽適於容納一電解水，並電解該電解水以產生氫氧氣。第一儲水桶包括一氣體入口、一第一出水口、一第二氣體出口以及一洩壓裝置。氣體入口配置於第一儲水桶之下部，與電解槽之第一氣體出口耦接；第一出水口與第一入水口耦接；第二氣體出口以及洩壓裝置配置於第一儲水桶之上部。其中當第一儲水桶中之氫氧氣超過一預設壓力時，適於經由洩壓裝置進行洩壓。

Description

保健氣體電解槽之氣水循環系統

本發明係有關於一種氣水循環系統，特別是有關於一種氣水循環系統，應用於產生氫氧氣的保健氣體之電解槽。

一直以來，人類對於生命是十分地重視，許多醫療的技術的開發，都是用來對抗疾病，以延續人類的生命。過去的醫療方式大部分都是屬於被動，也就是當疾病發生時，再對症進行醫療，比如手術，給藥，甚至癌症的化學治療，放射性治療，或者慢性病的調養，復健，矯正等。但是近年來，許多醫學專家逐漸朝向預防性的醫學方法進行研究，比如保健食品的研究，遺傳性疾病篩檢與提早預防等，更是主動的針對未來性可能之發病進行預防。另外，為了延長人類壽命，許多抗老化，抗氧化的技術逐漸被開發，且廣泛地被大眾採用，包含塗抹的保養品，及抗氧化食物/藥物等。

經研究發現：人體因各種原因，(比如疾病，飲食，所處環境或生活習慣)引生的不安定氧(O+)，亦稱自由基(有害自由基)，可以與吸入的氫混合成部份的水，而排出體外。間接減少人體自由基的數量，達到酸性體質還原至健康的鹼性體質，可以抗氧化，抗老化，進而也達到消除慢性疾病和美容保健效果。甚至有臨床實驗顯示，對於一些久臥病床的病 人，因為長期呼吸高濃度氧，造成的肺損傷，可以透過吸入氫氣以緩解肺損傷的症狀。綜上所述，含有氫氣之氣體可以視為一種保健氣體，並可以藉由電解水而獲得。

因此，本發明的觀點之一在於提供一種氣水循環系統，應用於產生氫氧氣的保健氣體之電解槽，可以控制系統中氫氧氣的儲存量，以防止氫爆。

本發明的另一觀點在於提出一種氣水循環系統，應用於產生氫氧氣的保健氣體之電解槽，利用氣水循環降低電解槽的溫度，以防止氫爆。

本發明的再一觀點在於提出一種氣水循環系統，應用於產生氫氧氣的保健氣體之電解槽，具有自動補水的功能。

根據本發明的某些實施例，提出一種氣水循環系統，應用於電解水產生一氫氧氣。氣水循環系統包括一電解槽，具有一第一氣體出口，配置於電解槽之上部，及一第一入水口，其中電解槽適於容納一電解水，並電解該電解水以產生氫氧氣。氣水循環系統更包括一第一儲水桶，適於容納純水。第一儲水桶包括：一氣體入口，配置於第一儲水桶之下部，氣體入口與電解槽之第一氣體出口耦接；一第一出水口，第一出水口與第一入水口耦接；一第二氣體出口，配置於該第一儲水桶之上部；以及一洩壓裝置，配置於第一儲水桶之上部。其中當第一儲水桶中之氫氧氣超過一預設壓力時，適於經由洩壓裝置進行洩壓。

根據本發明的另一實施例，其中第一儲水桶更包括一第一水 位偵測器，以偵測第一儲水桶中純水之水位；以及一第一注水口。其中當第一水位偵測器偵測純水之水位低於一預設值時，適於經由第一注水口補充該純水。

根據本發明的再一實施例，氣水循環系統更包括一第二儲水桶，適於容納純水，且具有一第二出水口。其中第一儲水桶更包括一第二入水口，與第二出水口耦接。氣水循環系統更包括一液體閥，配置於第二入水口與第二出水口之間。其中第一儲水桶更包括一第一水位偵測器，以偵測第一儲水桶中純水之水位。其中當第一水位偵測器偵測純水之水位低於一預設值時，液體閥開啟，使第一儲水桶經由第二儲水桶補充純水。而此時洩壓閥也可以進行洩壓。

根據本發明的又一實施例，第二儲水桶更包括一第二水位偵測器，以偵測第二儲水桶中純水之水位；以及一第二注水口。其中當第二水位偵測器偵測純水之水位低於一預設值時，適於經由第二注水口補充純水。

由於本發明中，電解槽產生之氫氧氣，經由第一儲水桶底部的氣體入口導入第一儲水桶中，使得氫氧氣須經過第一儲水桶中的純水，因而降低氫氧器之溫度，可以防止氫爆之發生。另外經由第一儲水桶中第一水位偵測器監控第一儲水桶的水位，並經由洩壓閥之洩壓與第二儲水桶的補充純水，可以保持第一儲水桶中氫氧氣的較少儲存量，以防止氫爆的發生。再者，本發明中電解槽的氣體出口與入水口設計，以及第一儲水桶氣體入口與出水口設計，使得第一儲水桶中的純水可以自動補充至電解槽，而電解槽產生的氫氧氣，會自動排出至第一儲水桶，達成氣水循環。

100，200，300，400‧‧‧氣水循環系統

110，210，410‧‧‧電解槽

112‧‧‧電解水

114‧‧‧片式電極

116‧‧‧氫氧氣

118‧‧‧第一氣體出口

120‧‧‧第一入水口

122‧‧‧第一儲水桶

124‧‧‧純水

126‧‧‧氣體入口

140‧‧‧第二入水口

142‧‧‧液體閥

144‧‧‧第二水位偵測器

146‧‧‧第二注水口

148‧‧‧第一排水口

150‧‧‧第二排水口

152‧‧‧第三排水口

154‧‧‧第一排水閥

156‧‧‧第二排水閥

158‧‧‧第三排水閥

128‧‧‧第一出水口

130‧‧‧第二氣體出口

132‧‧‧洩壓裝置

134‧‧‧第一水位偵測器

136‧‧‧第二儲水桶

138‧‧‧第二出水口

220，420‧‧‧雙峰筒

310‧‧‧第一注水口

52‧‧‧外筒

54‧‧‧中筒

56‧‧‧外筒

圖一繪示根據本發明之某些實施例，一種三層式氣水循環系統，其中電解槽為片式電解槽。

圖二繪示根據本發明之某些實施例，一種三層式氣水循環系統，其中電解槽為雙峰式電解槽。

圖三繪示根據本發明之某些實施例，一種二層式氣水循環系統，其中電解槽為片式電解槽。

圖四繪示根據本發明之某些實施例，一種二層式氣水循環系統，其中電解槽為雙峰式電解槽。

關於本發明的優點，精神與特徵，將以實施例並參照所附圖式，進行詳細說明與討論。值得注意的是，為了讓本發明能更容易理解，後附的圖式僅為示意圖，相關尺寸並非以實際比例繪示。

為了讓本發明的優點，精神與特徵可以更容易且明確地了解，後續將以實施例並參照所附圖式進行詳述與討論。值得注意的是，這些實施例僅為本發明代表性的實施例，其中所舉例的特定方法，裝置，條件，材質等並非用以限定本發明或對應的實施例。

請參照圖一，其繪示根據本發明之某些實施例，一種三層式氣水循環系統，其中電解槽為片式電解槽。根據本發明的某些實施例，氣水循環系統100，包括一電解槽110，用來容納電解水112，電解水112主要成份為純水或水，視需要可以添加少量的電解質，比如氫氧化鈉，碳酸鈣，氯化鈉等。本實施例中，電解槽110為片式電解槽，其中包含多個片式電極 114，經由通電可以將電解水112電解，而產生含有氫氣及氧氣的氫氧氣116。由於氫氧氣116會析出於電解槽110的上部，本發明之電解槽110於上部位置配置一第一氣體出口118，可以將產生之氫氧氣116導出。電解槽110中之電解水110因為電解作用而消耗，所以電解槽110還包括一第一入水口120，用以補充純水，其位置如圖所示可以在電解槽110的下部。

第一儲水桶122，用來容納純水124，用來補充電解槽110。第一儲水桶122配置有一氣體入口126，與電解槽110的第一氣體出口118以一管路耦接。氣體入口126可以將電解槽110產生的氫氧氣116，通入第一儲水桶122的純水124中，此時氫氧氣116僅有極少部分溶解於純水124中，大部分氫氧氣116會浮出純水124之表面，亦即第一儲水桶122的上部。然而，氫氧氣116自純水124下方浮出水面過程中，由於純水124比熱高，可以吸收大部分熱能，而降低氫氧氣116的溫度，使其接近純水124溫度，比如室溫(25度C)。藉此，可以減少氫氧氣116產生氫爆的機會，提高系統的安全。於一實施例中，氣體入口126之位置配置於氣體入口126下半部之外壁，如圖一所示，一般只要氣體入口126之位置低於正常使用時第一儲水桶122之水位即可。同時，純水124也可以溶解氫氧氣116中少量不必要的電解氣體，比如氯氣，也具有過濾的效果。第一儲水桶122還包括一第一出水口128，比如配置於第一儲水桶122下部，且與電解槽110的第一入水口120以一管路耦接，可以將第一儲水桶122之純水124導入電解槽110中進行補充。第一儲水桶122較佳是配置略高於電解槽110(如圖一所示第一儲水桶122之底部高於電解槽110之頂部，或者第一儲水桶122之底部高於電解槽110之底部即可，例如第一儲水桶122之底部高於電解槽110自底部算起1/4之位置)，此時可藉 由虹吸管原理或重力原理，無須其他加壓設備，即可以對電解槽110自動補水。另外由於氫氧氣116導入於第一儲水桶122中，也會對於第一儲水桶122之純水124或水之表面產生壓力，而此壓力也可促使第一儲水桶122對電解槽110自動補水。

經過純水124降溫與過濾後的氫氧氣116會儲存於第一儲水桶122的上部，而經由上部的第二氣體出口130導出，提供使用者吸入，此時氫氧氣116流量可介於0.1L/min~2L/min之間。洩壓裝置132，比如是一洩壓閥，配置於第一儲水桶122之上部，當第一儲水桶122上部儲存之氫氧氣116超過一預設壓力時，可以經由洩壓裝置132進行洩壓，因此可以防止氫爆，也就是說洩壓裝置可以選擇性地對第一儲水桶進行洩壓。舉例來說，當第二氣體出口130之排放不正常，比如發生阻塞等，由於電解槽110持續產出氫氧氣116，則第一儲水桶122中的氫氧氣量會增加，且壓力會增高，經由洩壓裝置132進行洩壓，可以防止氫爆，於一實施例中，可設定壓力為一大氣壓時(1Pa)即進行洩壓。第一儲水桶122更包括一第一水位偵測器134，以偵測第一儲水桶122中純水之水位，其作用方式如後詳述。

氣水循環系統100更包括一第二儲水桶136，適於容納純水124，且具有一第二出水口138，而第一儲水桶122更包括一第二入水口140，與第二出水口138以一管路耦接。於一實施例中，第二出水口138配置於該第二儲水桶136的下半部，且該第二入水口140配置於該第一儲水桶122的上半部。液體閥142則配置於第二入水口140與第二出水口138之間。當第一水位偵測器134偵測第一儲水桶122中純水124之水位低於一預設值時液體閥142開啟，第一儲水桶122經由第二儲水桶136補充純水124，也就是說第一 水位偵測器134可選擇性地開啟液體閥142。而當第一儲水桶122持續對電解槽110補充純水124，表示氫氧氣116產量也提高，儲存於第一儲水桶122上部的氫氧氣116變多，因此第一儲水桶122中純水124之水位降低。若氫氧氣116量過高容易產生氫爆，因此透過第一水位偵測器134的水位偵測則可以維持第一儲水桶122中氫氧氣116的較少量。故上述進行洩壓及補充純水，可以有效控制氫氧氣116於第一儲水桶122之儲存量與壓力，可以有效防止氫爆。

於另一實施例中，當第一水位偵測器134偵測第一儲水桶122中純水124之水位低於一預設值時液體閥142開啟，使第一儲水桶122經由第二儲水桶136補充純水124時，也可以同時讓洩壓裝置132進行洩壓，以增加安全性，也就是說第一水位偵測器134可選擇性地開啟洩壓裝置132。而此時洩壓裝置132與液體閥142開啟時間將會重疊。而於另一實施例中，第二儲水桶136較佳是配置略高於第一儲水桶122(如圖一所示第二儲水桶136之底部高於第一儲水桶122之頂部，或者第二儲水桶136之底部高於第一儲水桶122之底部即可，例如第二儲水桶136底部高於第一儲水桶122自底部算起1/4之位置)，於液體閥142開啟可藉由虹吸管原理或重力原理，無須其他加壓或幫浦設備，即可以對第一儲水桶122自動補水。

第二儲水桶136亦配置一第二水位偵測器144，以偵測第二儲水桶136中純水124(或電解水)之安全低水位；且配置有一第二注水口146。當第二水位偵測器144偵測純水124(或電解水)之水位低於一預設低水位值時，第二水位偵測器144會有警示燈亮器告知使用者經由第二注水口146可以補充純水124，當然此時也可以關閉電解槽之電源等待使用者經由第二注 水口146補充純水124後再重新開啟電解槽之電源。而第二儲水桶136之第二水位偵測器144亦可以偵測第二儲水桶136中純水124之安全高水位，當使用者注水於第二儲水桶136使水位高於一預設高水位值時，第二水位偵測器144會有警示燈亮起以通知使用者可以停止注水。

此外，為了方便進行清潔及維護，電解槽110，第一儲水桶122及第二儲水桶136分別配置有第一排水口148，第二排水口150及第三排水口152，而且分別由第一排水閥154，第二排水閥156及第三排水閥158控制排水口之開啟或關閉。此第一排水閥154，第二排水閥156及第三排水閥158可以排水進而讓使用者維護或維修電解槽之用。

請參照圖二，其繪示根據本發明之某些實施例，一種三層式氣水循環系統，其中電解槽為雙峰式電解槽。圖二之氣水循環系統200與圖一之差別僅在於圖二中的電解槽210為雙峰式電解槽，由雙峰筒220形成電解電極。其餘元件組成，配置及操作都與圖一相同，因此標註以相同之標號，並在此不再贅述。值得一提的是，在某些實施例中，圖一及圖二中透過第一水位偵測器134的水位偵測，進行洩壓及補充純水，可以藉由一簡單控制電路或電腦系統控制洩壓裝置132及液體閥142，而洩壓裝置132及液體閥142可以式電磁閥。

請參照圖三，其繪示根據本發明之某些實施例，一種二層式氣水循環系統，其中電解槽為片式電解槽。在本發明的某些實施例中，除了圖一及圖二的三層式氣水循換系統外，也可以將氣水循換系統進行簡化，改成二層式的氣水循環系統。如圖三所示，氣水循環系統300簡化了圖一中的第二儲水槽部分，而在第一儲水槽122配置一第一注水口310。當第 一水位偵測器134偵測第一儲水槽122中純水124之水位低於一預設值時，可以經由第一注水口310補充純水，此時第一水位偵測器134可有警示燈亮器告知使用者經由第一注水口130以補充純水124。

至於電解槽110與第一儲水槽122之間的氣水循環方式，均與圖一相同，其他元件的組成，配置及操作，請參照圖一之說明，在此不再贅述。值得注意的是，不管是圖一及圖二中的第二儲水槽，或圖三中的第一儲水槽，其補水的方式係藉由水位偵測器的偵測，然後透過注水口補水，此機制可以透過一警示裝置，比如鳴笛，警鈴，警示燈號或電腦系統的警示訊息，提醒使用者進行補水或停止注水，例如於圖三中，第一水位偵測器134可偵測第一儲水桶122中純水124之安全低水位與偵測第一儲水桶122中純水124之安全高水位，當使用者注水於第一儲水桶122使水位高於一預設高水位值時，第一水位偵測器134會有警示燈亮起以通知使用者可以停止注水。當第一水位偵測器134偵測第一儲水槽122中純水124之水位低於一預設值時，第一水位偵測器134可有警示燈亮器告知使用者經由第一注水口130以補充純水124。當然此時也可以關閉電解槽之電源等待使用者經由第一注水口130補充純水124後再重新開啟電解槽之電源。

如上所述，洩壓裝置132，比如是一洩壓閥，可以調節第一儲水桶122上部儲存之氫氧氣116的儲存量，當氫氧氣116超過一預設壓力時(例如一大氣壓)，可以經由洩壓裝置132自動進行洩壓，同樣可以達到防止氫爆的效果。而當第一水位偵測器134偵測第一儲水桶122中純水124之水位低於一預設值時，也可以同時讓洩壓裝置132進行洩壓，以增加安全性。

請參照圖四，其繪示根據本發明之某些實施例，一種二層式 氣水循環系統，其中電解槽為雙峰式電解槽。圖四之氣水循環系統400與圖三之差別僅在於圖四中的電解槽410為雙峰式電解槽，由雙峰筒420形成電解電極。其餘元件之組成，配置及操作，請參照圖三之相關說明，在此不再贅述。

電解槽中之電極，均包含陰極(負極)產生氫氣而陽極(正極)產生氧氣。於一實施例中，電極的極性可以是交替變換的，比如在某一時間點，一部分電極(如第一電極)為陰極，另一部分電極(如第二電極)為陽極；經過一預定時間後(例如每次關機後再開機時)，原先一部分電極由陰極為陽極，而原先另一部分電極則由陽極為陰極，其後依此類推，即第一電極與第二電極之極性可以選擇性互換。而於另一實施例中，於雙峰式電解槽中一部分電極結構(例如陽極)詳圖五所示，其包含外筒52、中筒54、與內筒56，而中筒54即是與電源電連接之主要電極陽極，故其材質為導電之金屬材料，如不鏽鋼或鍍有白金之其他金屬等。外筒52、中筒54、與內筒56均為中空圓柱結構，但外筒52內徑包含有多個齒狀結構(例如不少於40齒)，而中筒54之內徑與外徑亦包含個齒狀結構(例如不少於40齒)，而內筒56之外徑亦包含多個齒狀結構(例如不少於40齒)，彼此相互對應，藉此可以增加電極之電解面積。

綜上所述，本發明中電解槽產生之氫氧氣，經由第一儲水桶的純水，可以降低氫氧器之溫度，可以防止氫爆之發生。另外經由第一儲水桶中第一水位偵測器監控第一儲水桶的水位，並經由洩壓閥之洩壓與第二儲水桶的補充純水，可以保持第一儲水桶中氫氧氣的量，以防止氫爆的發生。然而，洩壓閥亦可以調節第一儲水桶上部儲存之氫氧氣的儲存量， 適時自動進行洩壓，同樣可以達到防止氫爆的效果。再者，本發明中電解槽的氣體出口與入水口設計，以及第一儲水桶氣體入口與出水口設計，使得第一儲水桶中的純水可以自動補充至電解槽，而電解槽產生的氫氧氣，會自動排出至第一儲水桶，達成氣水循環。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧氣水循環系統

110‧‧‧電解槽

112‧‧‧電解水

114‧‧‧片式電極

116‧‧‧氫氧氣

118‧‧‧第一氣體出口

120‧‧‧第一入水口

122‧‧‧第一儲水桶

124‧‧‧純水

126‧‧‧氣體入口

128‧‧‧第一出水口

130‧‧‧第二氣體出口

132‧‧‧洩壓裝置

134‧‧‧第一水位偵測器

136‧‧‧第二儲水桶

138‧‧‧第二出水口

140‧‧‧第二入水口

142‧‧‧液體閥

144‧‧‧第二水位偵測器

146‧‧‧第二注水口

148‧‧‧第一排水口

150‧‧‧第二排水口

152‧‧‧第三排水口

154‧‧‧第一排水閥

156‧‧‧第二排水閥

158‧‧‧第三排水閥

Claims (17)

1. 一種氣水循環系統，應用於電解水產生一氫氧氣，該氣水循環系統包括：一電解槽，具有一第一氣體出口，配置於該電解槽之上部，及一第一入水口，其中該電解槽適於容納一電解水，並電解該電解水以產生該氫氧氣；以及一第一儲水桶，適於容納另一電解水，包括：一氣體入口，配置於該第一儲水桶，該氣體入口與該電解槽之該第一氣體出口耦接；一第一出水口，該第一出水口與該第一入水口耦接；一第二氣體出口，配置於該第一儲水桶以輸出該氫氧氣；以及一洩壓裝置，配置於該第一儲水桶之上，該洩壓裝置可選擇性地對該第一儲水桶進行洩壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣水循環系統，其中該氣體入口之位置配置於該第一儲水桶下半部之外壁。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氣水循環系統，其中該第一儲水桶之該第二氣體出口的氫氧氣流量介於0.1L/min~2L/min之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之氣水循環系統，其中該第一儲水桶之底部高於該電解槽之底部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之氣水循環系統，其中該第一儲水桶更包括：一第一水位偵測器，用以偵測該第一儲水桶中該另一電解水之水位；以及一第一注水口，用以補充該第一儲水桶中之該另一電解水。
6. 如申請專利範圍第5項所述之氣水循環系統，該第一水位偵測器選擇性地開啟該洩壓裝置，對該第一儲水桶進行洩壓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氣水循環系統，更包括：一第二儲水桶，容納另一電解水，具有一第二出水口；其中該第一儲水桶更包括一第二入水口，與該第二出水口耦接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之氣水循環系統，其中該第二出水口配置於該第二儲水桶的下半部，且該第二入水口配置於該第一儲水桶的上半部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之氣水循環系統，其中該第二儲水桶之底部高於該第一儲水桶之底部。
10. 如申請專利範圍第7項所述之氣水循環系統，更包括：一液體閥，配置於該第二入水口與該第二出水口之間；其中該第一儲水桶更包括：一第一水位偵測器，以偵測該第一儲水桶中該另一電解水之水位，該第一水位偵測器選擇性地開啟該液體閥，以補充該第一儲水桶內該另一電解水。
11. 如申請專利範圍第10項所述之氣水循環系統，該第一水位偵測器可選擇性地開啟該洩壓裝置，對該第一儲水桶進行洩壓。
12. 如申請專利範圍第11項所述之氣水循環系統，其中該液體閥與該洩壓裝置開啟時間重疊。
13. 如申請專利範圍第7項所述之氣水循環系統，其中該第二儲水桶更包括：一第二水位偵測器，以偵測該第二儲水桶中該另一電解水之水位；以及一第二注水口，用以補充該第二儲水桶中之該另一電解水。
14. 如申請專利範圍第1項所述之氣水循環系統，該電解槽包括一雙峰式電解槽，其中該雙峰式電解槽包含一外筒，位於該外筒之內的一中筒，以及位於該中筒之內的一內筒，其中該中筒與一電源電連接。
15. 如申請專利範圍第14項所述之氣水循環系統，該中筒之外徑與內徑均包含數個齒狀結構。
16. 如申請專利範圍第15項所述之氣水循環系統，該外筒之內徑包含數個齒狀結構，而該內筒之外徑包含數個齒狀結構。
17. 如申請專利範圍第1項所述之氣水循環系統，該電解槽包括一第一電極與一第二電極，其中第一電極與該第二電極之極性可選擇性地互換。